一種智能藥盒的分析與設(shè)計(jì)

鄧博文 陳婧 許世源

（武漢商學(xué)院，湖北武漢 430056）

二十一世紀(jì)，我國(guó)人口開始進(jìn)入老齡化，60 歲以上的老年人大約占全國(guó)人口的15%，逐漸形成老齡化社會(huì)。當(dāng)前社會(huì)，老人的子女們往往由于工作原因，日常生活繁忙，無(wú)法做到及時(shí)照顧老人。如今每個(gè)家庭對(duì)老年人身上出現(xiàn)的越來(lái)越多的問(wèn)題也感到十分苦惱。所以本團(tuán)隊(duì)通過(guò)查閱相關(guān)資料，研究市面上現(xiàn)有的藥盒類產(chǎn)品設(shè)計(jì)了這一款新型智能藥盒。

1 老齡化現(xiàn)狀

當(dāng)一個(gè)國(guó)家或地區(qū)60 歲及以上老年人口占人口總數(shù)的10%，或65 歲及以上老年人口占人口總數(shù)的7%，就意味著這個(gè)國(guó)家或地區(qū)進(jìn)入老齡化社會(huì)。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)已經(jīng)于1999 年進(jìn)入了老齡社會(huì)，是屬于一個(gè)較早進(jìn)入老齡社會(huì)的發(fā)展中國(guó)家之一。早在2014 年，我國(guó)的老年人口就已經(jīng)達(dá)到了2.12億，占了全國(guó)總?cè)藬?shù)的15%[1]；而離我們最近的第七次全國(guó)人口普查調(diào)查中，可以明確的認(rèn)識(shí)到老年人口正在以前所未有的速度增長(zhǎng)。調(diào)查顯示老年人口已經(jīng)達(dá)到了26402 萬(wàn)，占全國(guó)總?cè)丝诘?8.7%[2]。在國(guó)際上看，中國(guó)老齡化水平中等偏上，我國(guó)老齡化進(jìn)程加快，按照這個(gè)趨勢(shì)發(fā)展，到了21 世紀(jì)中葉，我國(guó)老年人口將占全國(guó)總?cè)丝诘?0%，這將會(huì)嚴(yán)重影響到作為發(fā)展中國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。同時(shí)老年化嚴(yán)重，將減少家庭勞動(dòng)力，增加家庭養(yǎng)老負(fù)擔(dān)，養(yǎng)老保險(xiǎn)、醫(yī)療服務(wù)等社會(huì)公共資源利用不斷增多。具體數(shù)據(jù)如圖1 所示。[3]

圖1 老齡化結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)分析

據(jù)世界衛(wèi)生組織報(bào)告顯示，世界藥物的平均合規(guī)服用率僅為50%，在現(xiàn)實(shí)生活中，老年人常常有記憶喪失和遺忘的時(shí)候，同時(shí)伴隨著服用藥物的增多，難免出現(xiàn)有錯(cuò)服漏服的現(xiàn)象[4]?？梢钥闯?5 歲以上年齡的老年人患慢性疾病的概率非常大，且由于老年人的身體新陳代謝慢，恢復(fù)能力差，和年輕人的身體狀況相比服藥周期和療程更長(zhǎng)。老年人在日常生活中服錯(cuò)藥也是常有的事[5]。具體在以下幾個(gè)方面：

（1）不適當(dāng)用藥。老年人缺乏對(duì)藥物的認(rèn)知，總覺(jué)得藥吃的越多越好，無(wú)規(guī)律的服藥往往適得其反，對(duì)老年人的身體造成了更大的危害。

（2）多重用藥。老年人往往并不只患一種慢性病，隨著身體抵抗力的下降，冠心病、高血壓等問(wèn)題接踵而至，而大部分慢性病用藥繁多，大多數(shù)患者用藥達(dá)到了五種以上。

（3）用藥依從性差[6]。老年人對(duì)醫(yī)生的叮囑往往沒(méi)有太過(guò)于看重，導(dǎo)致并沒(méi)有完全的按照醫(yī)囑用藥，使得藥效不能充分發(fā)揮。

2 智能藥盒發(fā)展的意義

促進(jìn)智能藥盒的發(fā)展，主要是為了解決目前老年人的用藥問(wèn)題。例如老年人由于記性差、忘吃藥、不識(shí)字吃錯(cuò)藥等。如果放任這些問(wèn)題不管，每年都會(huì)有很多老年人因此遭受生命危險(xiǎn)。對(duì)于推動(dòng)智能藥盒發(fā)展的首要關(guān)鍵，就是將現(xiàn)代技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合起來(lái)，用科學(xué)高效的辦法解決這一系列問(wèn)題。就目前調(diào)研的情況而言，不合規(guī)定服用的人占74.01%，自己私自停止服藥或調(diào)改服藥劑量的人占14.43%，隨意更改服用藥物種類的占3.09%，中斷藥物治療的占8.5%，在上述情況的發(fā)生下，智能藥盒應(yīng)運(yùn)而生。

目前，本文提出的智能藥盒主要解決了四個(gè)問(wèn)題。第一，智能藥盒所采用的材料是LDPE 吹塑制成，瓶底有環(huán)?；厥諛?biāo)志，與傳統(tǒng)的藥盒相比，智能藥盒的盒身輕盈小巧，方便攜帶，實(shí)用性高。第二，現(xiàn)在很多的患者根據(jù)自己的主觀判斷或是盲目跟隨他人來(lái)決定自己什么時(shí)候服藥，什么時(shí)候停藥。不僅對(duì)治療疾病不利，而且可能導(dǎo)致病情惡化。而智能藥盒會(huì)精確提示藥品的服用劑量和服用時(shí)間，從而有效的避免以上問(wèn)題。第三，智能藥盒內(nèi)部結(jié)構(gòu)分化完善，層次分明，能夠準(zhǔn)確的儲(chǔ)存不同種類的藥物。當(dāng)居家或者旅游時(shí)，只需要一個(gè)智能藥盒，便能解決所有的用藥問(wèn)題，實(shí)用快捷[7]。第四，在設(shè)計(jì)智能藥盒的時(shí)候，同步對(duì)手機(jī)軟件也進(jìn)行了開發(fā)。實(shí)現(xiàn)了智能藥盒可通過(guò)手機(jī)軟件進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。這樣老年人的子女也可以通過(guò)APP 來(lái)提醒老年人吃藥，并且軟件和智能藥盒操作簡(jiǎn)單容易上手。

3 智能藥盒實(shí)施分析

通過(guò)對(duì)世界老齡化和老年人用藥情況的了解，發(fā)現(xiàn)藥物使用的準(zhǔn)確性是老年人治病過(guò)程中的關(guān)鍵。團(tuán)隊(duì)針對(duì)這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一款基于大數(shù)據(jù)及物聯(lián)網(wǎng)的智能藥盒，結(jié)構(gòu)示意圖如圖2 所示。在對(duì)市場(chǎng)上已有的傳統(tǒng)藥盒進(jìn)行分析之后，不難看出，大多數(shù)普通藥盒的優(yōu)勢(shì)是具有分類、儲(chǔ)存、密封、便攜的功能。價(jià)格相對(duì)偏低，但它們的功能單一，不能解決老年人主要的用藥問(wèn)題，不符合目前的市場(chǎng)需求，沒(méi)有智能化技術(shù)的應(yīng)用，僅僅用于存儲(chǔ)藥物。團(tuán)隊(duì)通過(guò)以上問(wèn)題設(shè)計(jì)出的智能藥盒，及提醒、分類、便攜、定時(shí)等多種功能于一體，滿足了大多數(shù)老年人的需求，WIFI 與手機(jī)互聯(lián)，能夠讓子女更好的了解到家里的老年人服藥情況，讓子女在繁忙的工作中也能時(shí)刻關(guān)心與愛護(hù)老人。同時(shí)，智能藥盒操作方便簡(jiǎn)單，減少老人的記憶負(fù)擔(dān)，縮短學(xué)習(xí)所需要的時(shí)間，能夠使老人在短時(shí)間內(nèi)掌握對(duì)智能藥盒的操作方法。對(duì)于智能藥盒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，我們采用環(huán)保塑材，具有雙重密封功能。運(yùn)用PCB 板控制藥盒[8]，實(shí)施智能提醒、自動(dòng)推送藥物等功能。同時(shí)安裝了WIFI 模塊，與手機(jī)上的專屬APP 連接更的制定服藥安排與監(jiān)測(cè)老年人服藥情況[9-10]。

圖2 智能藥盒模型圖

4 總體方案設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

智能藥盒是能與智能手機(jī)實(shí)時(shí)同步的一款A(yù)PP 主導(dǎo)的實(shí)時(shí)服藥監(jiān)控，并自動(dòng)生成服用藥物健康管理文件的產(chǎn)品。有著多功能，能夠順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，且定價(jià)不貴，物超所值。將智能、簡(jiǎn)易、實(shí)用集于一身，對(duì)服藥者進(jìn)行及時(shí)提醒。PCB 板與手機(jī)連接，利用蜂鳴器，在特定時(shí)間進(jìn)行語(yǔ)音提醒。其整體采用環(huán)保塑材制作，在無(wú)毒無(wú)氣味的同時(shí)，還能起到雙重密封性的作用。核心系統(tǒng)由六部分組成，分別為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、定時(shí)系統(tǒng)、語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)、自動(dòng)彈出系統(tǒng)和WIFI 互聯(lián)系統(tǒng)。產(chǎn)品操作簡(jiǎn)單易上手，體積小、重量輕。能夠解決老年人服藥所產(chǎn)生的一系列問(wèn)題。圖3 為藥盒實(shí)物圖。

圖3 智能藥盒實(shí)物圖

4.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.2.1 自動(dòng)彈出設(shè)計(jì)

整體采用滑軌式設(shè)計(jì)，在智能藥盒各個(gè)儲(chǔ)藥柜中都設(shè)計(jì)有智能滑軌，由安裝在右側(cè)的自動(dòng)彈出系統(tǒng)進(jìn)行控制。其主要由控制器、減速器、導(dǎo)軌、驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成，相較于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，其突出一個(gè)智能性，能夠自動(dòng)進(jìn)行彈出與收入，更加高效、實(shí)用，且耗能較低，符合現(xiàn)代智能家具的設(shè)計(jì)理念。

4.2.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是智能藥盒的主要系統(tǒng)之一，其作用是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能等，推動(dòng)其他各個(gè)系統(tǒng)工作所需要的能來(lái)。由伺服驅(qū)動(dòng)電路、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及執(zhí)行部件組成。

4.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.3.1 定時(shí)系統(tǒng)

采用SPCE061A 單片機(jī)的Hz 時(shí)基信號(hào)作為參考時(shí)序信號(hào)，我們可以根據(jù)設(shè)定的時(shí)間和設(shè)定的時(shí)間控制年、月、日、小時(shí)、分鐘、秒的完整語(yǔ)音傳輸。利用WIFI 互聯(lián)的手機(jī)來(lái)設(shè)置提醒時(shí)間。利用WIFI 與你的手機(jī)相連，并在手機(jī)中設(shè)計(jì)一個(gè)軟件，來(lái)設(shè)置每天用藥及其時(shí)間。圖4 為智能藥盒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了智能藥盒的自動(dòng)彈出功能。（圖5）

圖4 智能藥盒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

圖5 彈出裝置

4.3.2 WIFI 互聯(lián)系統(tǒng)

與普通藥盒相比，智能藥盒突出了智能這兩個(gè)字，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)的覆蓋，在藥盒上添加了一個(gè)智能pcb 板連接wifi 與手機(jī)互聯(lián)[4]。其實(shí)現(xiàn)的功能有:實(shí)現(xiàn)按時(shí)提醒吃藥，干預(yù)與培養(yǎng)健康的服藥習(xí)慣;通過(guò)LED 燈指示填藥與服藥;藥盒中所剩藥物不多時(shí)提醒填藥;忘記攜帶藥盒（或手機(jī)）出門時(shí)，手機(jī)（或藥盒）會(huì)發(fā)出聲音提醒主人;自動(dòng)記錄服藥記錄，您可隨時(shí)通過(guò)手機(jī)安裝的APP查看;可在服藥進(jìn)程中將用藥的狀況、身體狀況的信息隨時(shí)記錄到APP 中，以便將來(lái)進(jìn)一步的完善治療。

4.3.3 顯示系統(tǒng)

在盒體上安裝有高清觸摸屏，可以通過(guò)WiFi 與其他智能設(shè)備相連，實(shí)現(xiàn)APP 遠(yuǎn)程控制智能藥盒。觸摸屏的設(shè)計(jì)讓老人在需要的時(shí)候也能對(duì)藥盒進(jìn)行控制，在控制的同時(shí)，也能及時(shí)顯示藥盒的使用情況，比如電量的顯示、藥物的剩余量、控制藥盒門的開合等等，見圖6。

圖6 智能藥盒顯示系統(tǒng)

4.3.4 語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)

在智能藥盒的側(cè)方，均設(shè)計(jì)有語(yǔ)音播放系統(tǒng)，能夠及時(shí)鬧鈴或者播放提前預(yù)定好的聲音進(jìn)行提醒。如果超過(guò)一定時(shí)間未進(jìn)行服藥，WiFi 互聯(lián)系統(tǒng)會(huì)將情況反饋給子女，由子女以電話或者短信等方式對(duì)老人進(jìn)行提醒。做到真正用著放心，用著安心。

5 結(jié)論

智能藥盒的出現(xiàn)勢(shì)在必行，這不僅能夠解決老年人服藥問(wèn)題，還可以更好的為老年人提供服務(wù)、更好的響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，推進(jìn)科學(xué)進(jìn)步的發(fā)展。使老年人也能享受科技創(chuàng)新所帶來(lái)的便利，讓老年人更好的享受生活。